探地亦问天：“火箭地震学”为深空探测铺路

发布时间：2026-07-17 06:48:40 来源：安智兰德资讯网 作者：百科

来源：科技日报
记者：张盖伦

在海南省北部的探地天火雷琼火山区，一处由约万年前火山喷发形成的亦问熔岩洞内，一支联合科研团队正开展为期一个月的箭地科学实验。

现场部署了分布式光纤传感系统、震学可控震源车、为深宽频带地震仪、空探探地雷达、测铺激光雷达、探地天火探测机器狗及航磁无人机等多种设备。亦问多仪器协同作业，箭地对熔岩洞的震学形态结构进行了系统性综合探测。

7月初，为深记者随中国地震局组织的空探“防震减灾高质量发展进行时”主题采访活动深入海南，走进这片独特的测铺熔岩洞群，见证这群常年聆听“地球心跳”的探地天火科研工作者，如何转而仰望星空。

熔岩洞：类行星环境的天然实验室

海南分布着大量天然火山熔岩洞，其中雷琼火山群是我国规模最大、活动延续时间最长的第四纪火山群之一。这些熔岩洞在形态和成因上，与月球广泛分布的熔岩洞高度相似，是模拟地外天体地质环境和地下空间利用的“天然实验室”。

行星熔岩洞具有极高的战略价值。未来若要在外天体建设长期科研基地，人类需向地下寻求庇护。行星表层之下，火山熔岩洞内部空间相对平整，且温度、辐射环境较为稳定，是潜在的可利用居住场所。

然而，如何精准刻画这些复杂地下空间的三维结构，确保未来地外基地的安全性，仍是当前探测技术面临的重大挑战。

今年，海南省地震局、南方科技大学、北京大学和中国地震局地球物理研究所组成联合团队，将海南的熔岩洞作为地下空间监测的原型试验场，开展系列研究。

利用地震学技术探测地下结构，是地震科研人员的传统强项。地震波在传播过程中，遇到不同物理性质的介质会触发不同响应。例如，地震波在坚硬岩层中传播速度快，而遇到空洞或裂隙时则会减速，并发生反射、折射和散射。“这相当于给地下做CT扫描。”海南省地震局助理局长陈波博士解释道。

南方科技大学博士研究生刘沛钰介绍，初步数据处理显示，激光雷达点云数据圈定的空洞范围与震电联合观测结果具有较好的一致性。借助多种手段，团队已初步掌握熔岩洞的走向、空腔形态、顶板盖层厚度及浅部速度结构；同时，成功验证了在高温高湿及复杂地形条件下，分布式光纤传感系统长时间稳定运行的工程防护方案，并为行星熔岩洞探测预研积累了基础数据。

国内首提“火箭地震学”新概念

然而，将整套技术方案“移植”到地外天体，面临一个现实难题：部分重型设备难以通过航天运载器送达。那么，在月球上，能否就地找到可用的“人工震源”？

未来若实现常态化驻月，地月之间将有频繁往来，月球表面会有定期发射任务。航天器发射、推进器着陆或再入大气层等过程，本身就能产生强能量、广覆盖的震动信号，是理想的可利用震源。

“我们项目团队在国内首次提出了‘火箭地震学’的概念。”陈波告诉记者，其基本原理并不复杂，即把火箭发射、飞行或再入阶段产生的震动与声波视为已知震源，利用地震学方法反演地下结构、行星地质参数乃至太空碎片轨迹。

具体而言，通过布设在行星表面的地震仪记录火箭激发的震动波，反演地下介质波速分布，进而识别地下空洞、断层、水冰层或矿藏等目标。陈波指出，以火箭为震源具有时间可控、位置已知、无需额外部署等优势，为行星地下结构探测提供了一条经济高效的新技术路径。

此前，海南省地震局研究团队已开展前置研究和实测验证。据估算，一次中型火箭发射产生的能量，约相当于一次里氏1.0级左右的天然地震，在几十公里范围内布设的高灵敏度地震仪均可清晰记录到震动波形。

2025年，美国科研团队几乎与我国科研人员同期提及类似概念。“火箭地震学是国际前沿的探索方向，我们将继续对其进行理论验证、方法拓展和应用深化。”陈波说。

在熔岩洞内，科研人员正在书写一个带有科幻色彩的现实故事。地震科技，不仅能探地，也能问天。

海南省地震局局长郭洪义强调，在海南商业航天发射场的大力支持下，团队将持续开展火箭地震学前沿技术试验与应用探索，充分发挥多学科交叉优势，以自主创新成果为我国商业航天高质量发展、深空探测重大战略落地提供坚实科技支撑。

（本文图片除注明外均由科技日报记者张盖伦摄）

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